Hacia una nueva era en sensores piezoeléctricos flexibles para humanos y robots

MadridInvestigadores en Japón han desarrollado un nuevo sensor flexible capaz de monitorizar movimientos tanto en humanos como en robots. La innovación principal radica en un nuevo material hecho de fibras delgadas de fluoruro de polivinilideno (PVDF) mezcladas con dopamina. Este material novedoso funciona mejor, es más estable y cuesta menos que las opciones actuales. Esta mejora podría incrementar considerablemente los avances en medicina, atención sanitaria y robótica.

Muchos sensores actuales son costosos o carecen de sensibilidad. Este nuevo diseño pretende solucionar estos problemas utilizando un método de fabricación conocido como electrospinning. Este método produce una red fuerte y uniforme de nanofibras de PVDF. Posteriormente, se añaden nanofibras de PVDF muy finas a la red.

Esto es lo que hace especial a este nuevo sensor:

• Producción rentable
• Alta sensibilidad
• Estabilidad mejorada

El material ahora posee una mejor estructura cristalina beta, lo que fortalece el efecto piezoeléctrico en los materiales de PVDF, resultando en un rendimiento superior de los sensores. Los investigadores también incorporaron dopamina durante el proceso de electrohilado, creando una estructura protectora de núcleo-corteza.

El profesor Ick Soo Kim de la Universidad de Shinshu descubrió que los sensores de membrana compuesta de PVDF/dopamina funcionaban muy bien. Estos sensores podían medir fuerzas entre 1,5 y 40 N y eran muy sensibles a fuerzas pequeñas, especialmente entre 0 y 4 N. Además, tenían una larga duración durante su uso.

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Estos sensores fueron probados como dispositivos portátiles para medir los movimientos humanos. Podían detectar acciones como:

• Golpeteo de dedos
• Flexión de rodillas y codos
• Golpeteo de pies
• Hablar
• Pulsos en la muñeca

La producción en masa asequible y los materiales ecológicos podrían tener un gran impacto en la tecnología, influyendo tanto en la monitorización de salud y diagnósticos como en la robótica.

Los robots humanoides, como el "Optimus" de Tesla, están avanzando rápidamente. Son capaces de imitar movimientos humanos y caminar como personas. En la actualidad, utilizan sensores de alta tecnología para seguir sus movimientos, pero podrían ser sustituidos por nuevos sensores piezoeléctricos basados en nanofibras. Estos nuevos sensores funcionan mejor y son más económicos.

El equipo de investigación busca aumentar la salida eléctrica del material para hacer los sensores más prácticos. Esta mejora podría permitir que las partes electrónicas flexibles funcionen sin necesidad de una fuente de energía adicional. Este avance podría acelerar la transición hacia una mayor automatización y una mejor conectividad.

Este nuevo diseño de sensores puede hacer la vida más cómoda y sostenible. Estas mejoras en la tecnología de sensores son importantes a medida que utilizamos robots más avanzados y dispositivos electrónicos portátiles en la vida diaria.